JP2011154318A

JP2011154318A - レンズ系及びこれを搭載する光学機器

Info

Publication number: JP2011154318A
Application number: JP2010017268A
Authority: JP
Inventors: Kumiko Ishida; 久美子石田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2011-08-11

Abstract

【課題】光学系が小型でありながら諸収差が良好に補正されたレンズ系及びこれを搭載する光学機器を提供する。
【解決手段】光軸に沿って投映側から物体側へ向かって順に並んだ、第１〜第５レンズＬ１〜Ｌ５の５枚のレンズを有する構成において、第１〜第５レンズＬ１〜Ｌ５のうちの隣接する少なくとも２枚を貼り合わせた接合レンズＬ３４を有し、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２が共に物体側に対して凸面を向けた正メニスカスレンズであり、レンズ系全体の焦点距離をｆとし、第２レンズＬ２の焦点距離をｆ２としたとき、次式１．００＜ｆ２／ｆ＜４．００の条件を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に画像表示素子などに表示された画像を投映するプロジェクタに好適なレンズ系、及びこれを搭載する光学機器に関する。

従来より、液晶素子などの画像表示素子を用いて、その表示素子に基づく画像をスクリーンに投映するプロジェクタ装置がよく用いられており、高精細な画像を表示させることができるプロジェクタ用のレンズが種々提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平１１−１７４３４５号公報

近年において、プロジェクタ装置の小型化が求められているが、それにはプロジェクタ装置に用いられるレンズ系を小型にする必要がある。このような小型プロジェクタを実現するために、各種収差を補正して性能を維持しつつ、少ない構成枚数で構成されるようなレンズ系が要求されている。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、光学系が小型でありながら諸収差が良好に補正されたレンズ系、及びこれを搭載する光学機器を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明のレンズ系は、光軸に沿って投映側から物体側へ向かって順に並んだ、第１〜第５レンズの５枚のレンズを有する構成において、前記第１〜第５レンズのうちの隣接する少なくとも２枚を貼り合わせた接合レンズを有し、前記第１レンズおよび前記第２レンズが共に物体側に対して凸面を向けた正メニスカスレンズであり、レンズ系全体の焦点距離をｆとし、前記第２レンズの焦点距離をｆ２としたとき、次式１．００＜ｆ２／ｆ＜４．００の条件を満足する。

なお、前記第１レンズの焦点距離をｆ１としたとき、次式１．５０＜ｆ１／ｆ＜３．５０の条件を満足することが好ましい。

また、前記第５レンズのｄ線に対する屈折率をｎｄ５としたとき、次式１．５２５＜ｎｄ５＜１．６５０の条件を満足することが好ましい。

また、前記第５レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ５としたとき、次式２５．０＜νｄ５＜６０．０の条件を満足することが好ましい。

また、前記第１レンズのｄ線に対する屈折率をｎｄ１としたとき、次式１．５２５＜ｎｄ１＜１．６００の条件を満足することが好ましい。

また、前記第１レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ１としたとき、次式２５．０＜νｄ１＜６０．０の条件を満足することが好ましい。

また、前記第１レンズ及び前記第５レンズの少なくとも一方が、プラスチックレンズであることが好ましい。

また、前記第１レンズ及び前記第５レンズの少なくとも一方が、非球面レンズであることが好ましい。

また、前記第１レンズと前記第２レンズとの間に開口絞りを設けて構成されることが好ましい。

また、本発明の光学機器は、上記構成のレンズ系を搭載することを特徴とする。

本発明によれば、光学系が少ない枚数でありながら諸収差が良好に補正され、投映面全体にわたり高い光学性能が得られるレンズ系及びこれを備えた光学機器を提供することができる。

第１実施例に係るレンズ系の構成図である。第１実施例に係るレンズ系の諸収差図である。第２実施例に係るレンズ系の構成図である。第２実施例に係るレンズ系の諸収差図である。第３実施例に係るレンズ系の構成図である。第３実施例に係るレンズ系の諸収差図である。第４実施例に係るレンズ系の構成図である。第４実施例に係るレンズ系の諸収差図である。本実施形態に係るレンズ系を有するプロジェクタの構成図を示す。

以下、好ましい実施形態について、図面を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態に係るレンズ系ＰＬは、投映レンズであり、光軸に沿って投映側から物体側へ順に並んだ、第１〜第５レンズＬ１〜Ｌ５の５枚のレンズを有する構成となっている。

このように本実施形態に係るレンズ系ＰＬは、基本構成として５枚のレンズからなり、光学系の全長が短小な小型コンパクトな構成となっている。また、第１〜第５レンズＬ１〜Ｌ５のうちの隣接する少なくとも２枚を貼り合わせた接合レンズＬ３４（図７においては接合レンズＬ２３４）を有することで、色収差（軸上色収差及び倍率色収差）を良好に補正することができる。また、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２が共に物体側に対して凸面を向けた正メニスカスレンズとなっていることで、像面湾曲（ディストーション）を良好に補正することができる。

本実施形態においては、上記構成の基で、レンズ系全体の焦点距離をｆとし、第２レンズの焦点距離をｆ２としたとき、次式（１）の条件を満足する。

１．００＜ｆ２／ｆ＜４．００ …（１）

上記条件式（１）は、レンズ系全体の焦点距離に対する、第２レンズＬ２の焦点距離を規定するための条件式である。この条件式（１）を満足することで、ペッツバール和を適正に調整し、球面収差及び像面湾曲を良好に補正することができる。しかしながら、条件式（１）の上限値を上回ると、第２レンズＬ２の正のパワーが小さくなり過ぎ、この屈折力のバランスを補正するために負レンズでパワーを減少させなければならず、その結果、ペッツバール和が正に増大して、像面湾曲が補正しきれなくなって結像性能が劣化してしまうため、好ましくない。一方、この条件式（１）の下限値を下回ると、第２レンズＬ２の正のパワーが大きくなり過ぎ、この屈折力のバランスを補正するために負レンズでパワーを増大させなければならず、その結果、ペッツバール和が負に増大して、球面収差、その他の高次収差が補正過剰で残存して結像性能が劣化してしまうため、好ましくない。

なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の上限値を３．６０にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の下限値を１．０１にすることが好ましい。

また、本実施形態においては、第１レンズＬ１の焦点距離をｆ１としたとき、次式（２）の条件を満足することが好ましい。

１．５０＜ｆ１／ｆ＜３．５０ …（２）

上記条件式（２）は、レンズ系全体の焦点距離に対する、第１レンズＬ１の焦点距離を規定するための条件式である。この条件式（２）を満足することで、ペッツバール和を適正に調整し、球面収差及び像面湾曲を良好に補正することができる。しかしながら、条件式（２）の上限値を上回ると、第１レンズＬ１の正のパワーが小さくなり過ぎ、この屈折力のバランスを補正するために負レンズでパワーを減少させなければならず、その結果、ペッツバール和が正に増大して、像面湾曲が補正しきれなくなって結像性能が劣化してしまうため、好ましくない。一方、この条件式（２）の下限値を下回ると、第１レンズＬ１の正のパワーが大きくなり過ぎ、この屈折力のバランスを補正するために負レンズでパワーを増大させなければならず、その結果、ペッツバール和が負に増大して、球面収差、その他の高次収差が補正過剰で残存して結像性能が劣化してしまうため、好ましくない。

なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（２）の上限値を３．３０にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（２）の下限値を２．３０にすることが好ましい。

また、本実施形態においては、第５レンズＬ５のｄ線に対する屈折率をｎｄ５としたとき、次式（３）の条件を満足することが好ましい。

１．５２５＜ｎｄ５＜１．６５０ …（３）

上記条件式（３）は、第５レンズＬ５の屈折率ｎｄ５の適切な範囲を規定するものである。この条件式（３）を満足することで、十分な拡大率及び画角を確保できると共に、像面湾曲を良好に補正することができる。この条件式（３）の上限値を上回ると、像面湾曲の補正が難しくなって、高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。一方、条件式（３）の下限値を下回ると、コマ収差及び像面湾曲の補正が難しくなって、十分な拡大率及び画角を確保することができなくなり、この場合も高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。

なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（３）の上限値を１．６１０にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（３）の下限値を１．５３０にすることが好ましい。

また、本実施形態においては、第５レンズＬ５のｄ線に対するアッベ数をνｄ５としたとき、次式（４）の条件を満足することが好ましい。

２５．０＜νｄ５＜６０．０ …（４）

上記条件式（４）は、第５レンズＬ５のアッベ数νｄ５の適切な範囲を規定するものである。この条件式（４）を満足することで、色収差（軸上色収差及び倍率色収差）を良好に補正することができる。一方、条件式（４）を満足できない場合、十分な色収差補正ができなくなり、高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。

なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（４）の上限値を５７．００にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（４）の下限値を２６．００にすることが好ましい。

また、本実施形態においては、第１レンズＬ１のｄ線に対する屈折率をｎｄ１としたとき、次式（５）の条件を満足することが好ましい。

１．５２５＜ｎｄ１＜１．６００ …（５）

上記条件式（５）は、第１レンズＬ１の屈折率ｎｄ１の適切な範囲を規定するものである。この条件式（５）を満足することで、十分な拡大率及び画角を確保できると共に、像面湾曲を良好に補正することができる。この条件式（５）の上限値を上回ると、像面湾曲の補正が難しくなって、高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。一方、条件式（５）の下限値を下回ると、コマ収差及び像面湾曲の補正が難しくなって、十分な拡大率及び画角を確保することができなくなり、この場合も高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。

なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（５）の上限値を１．５９０にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（５）の下限値を１．５３０にすることが好ましい。

また、本実施形態においては、第１レンズＬ１のｄ線に対するアッベ数をνｄ１としたとき、次式（６）の条件を満足することが好ましい。

２５．０＜νｄ１＜６０．０ …（６）

上記条件式（６）は、第１レンズＬ１のアッベ数νｄ１の適切な範囲を規定するものである。この条件式（６）を満足することで、色収差（軸上色収差及び倍率色収差）を良好に補正することができる。一方、条件式（６）を満足できない場合、十分な色収差補正ができなくなり、高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。

なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（６）の上限値を５７．００にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（６）の下限値を３０．００にすることが好ましい。

また、本実施形態においては、第１レンズＬ１及び第５レンズＬ５の少なくとも一方が、プラスチックレンズであることが好ましい。ここで、プラスチックレンズは、射出成形の如き成形によって作られるため、面形状が非球面であっても球面に比べて作製が困難となることがなく、コストアップもほとんどない。ゆえに、例えば、非球面を有する第１レンズＬ１及び第５レンズＬ５をプラスチック化することで、ガラスモールド非球面レンズを用いる場合に比べ、製造コストを抑えることができるとともに、レンズ全系の軽量化が達成できる。

また、本実施形態においては、第１レンズＬ１及び第５レンズＬ５の少なくとも一方が、非球面レンズであることが好ましい。この構成により、球面収差と歪曲収差との少なくとも一方を良好に補正することができるので好ましい。

また、本実施形態においては、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に開口絞りＳを設けて構成することが好ましい。この構成により、余分な光を制限して、コマ収差を低減することができるので好ましい。

図９に、上記構成のレンズ系ＰＬを備える光学機器として、単板式の液晶プロジェクタの構成を示す。このプロジェクタ１は、照明光学系１０、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、画像表示素子（反射型の液晶表示素子）ＬＣＤ、及び本レンズ系ＰＬを有して構成される。なお、照明光学系１０は、光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ、複数の集光レンズＣＬ１，ＣＬ１，…、ダイクロイックミラー１２，１３、１／４波長板１４、及び集光レンズＣＬ２を有している。

照明光学系１０において、各光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂから射出された各光束（赤色光、緑色光、青色光）は、各集光レンズＣＬ１で集光され、光路上に配置されたダイクロイックミラー１２，１３で透過又は反射されて１／４波長板１４に入射する。１／４波長板１４を通過した光束は集光レンズＣＬ２で平行光束となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳにより略９０°向きを変えて反射されて画像表示素子ＬＣＤを照明する。

そして、入力された画像情報に応じて画像表示素子ＬＣＤにより空間光変調され反射された光束（映像光）は、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、レンズ系ＰＬによって不図示のスクリーンに拡大投映されカラー画像が表示される。

なお、本実施形態では、反射型液晶表示素子を画像表示素子ＬＣＤとして用いたプロジェクタ１を例示して説明したが、透過型の液晶表示素子やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を画像表示素子として用いて構成してもよい。

以下、本実施形態に係る各実施例について、図面に基づいて説明する。なお、図１、図３、図５、及び図７は、各実施例に係るレンズ系ＰＬの構成を示す断面図である。各実施例に係るレンズ系ＰＬは、いずれも上述のように、光軸に沿って投映側から物体側へ順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有し正の屈折力を持つ第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有し正の屈折力を持つ第２レンズＬ２と、負の屈折力を持つ第３レンズＬ３と、正の屈折力を持つ第４レンズＬ４と、正の屈折力を持つ第５レンズＬ５とを有し、第１〜第５レンズＬ１〜Ｌ５のうちの隣接する少なくとも２枚を貼り合わせた接合レンズＬ３４（図７においては接合レンズＬ２３４）を有して構成されている。

以下に、表１〜表４を示すが、これらは第１〜第４実施例における各諸元の表である。［レンズデータ］においては、面番号は投映側からのレンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各光学面から次の光学面までの光軸上の距離である面間隔を、ｎｄはｄ線（波長587.6nm）に対する屈折率を、νｄはｄ線を基準とするアッベ数を示す。また、レンズ面が非球面である場合には、面番号に＊印を付し、曲率半径ｒの欄には近軸曲率半径を示す。なお、曲率半径の「0.0000」は平面又は開口を示している。また、空気の屈折率「1.00000」の記載は省略している。

［非球面データ］には、［レンズデータ］に示した非球面について、その形状を次式（ａ）で示す。すなわち、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒとし、円錐係数をＫとし、ｎ次の非球面係数をＡｎとしたとき、以下の式（ａ）で示している。なお、各実施例において、２次の非球面係数Ａ2は０であり、その記載を省略している。また、Ｅｎは、×１０ⁿを表す。例えば、1.234E-05＝1.234×10^-5である。

Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／｛１＋（１−Ｋ・y²／ｒ²）^1/2｝
＋Ａ4×ｙ⁴＋Ａ6×ｙ⁶ …（ａ）

［各種データ］において、ｆはレンズ全系の焦点距離を、ＮＡは物体側の開口数を、ωは投映側の半画角を、βはレンズ全系の投映倍率を示す。［条件式］において、上記の条件式（１）〜（６）及びこれらに対応する値を示す。

なお、表中において、焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他の長さの単位は、一般に「ｍｍ」が使われている。但し、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「ｍｍ」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。

以上の表の説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。

（第１実施例）
第１実施例に係るレンズ系について、図１、図２、及び表１を用いて説明する。図１に示すように、第１実施例に係るレンズ系ＰＬ１は、光軸に沿って投映側から物体側へ順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズＬ１と、正の屈折力を持つ第２レンズＬ２と、負の屈折力を持つ第３レンズＬ３と、正の屈折力を持つ第４レンズＬ４と、正の屈折力を持つ第５レンズＬ５とを有している。

第１レンズＬ１は、物体側のレンズ面に非球面を形成し、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状のプラスチック非球面レンズである。第２レンズＬ２は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有し、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。第３レンズＬ３は、投映側が物体側に比べて強い屈折率を有する両凹形状の負レンズである。第４レンズＬ４は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する両凸形状の正レンズである。第５レンズＬ５は、投映側のレンズ面に非球面を形成した両凸形状の正レンズ（プラスチック非球面レンズ）である。第３レンズＬ３と第４レンズＬ４とが貼り合わされて、全体として負の屈折力を有する接合レンズＬ３４をなす。また、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に開口絞りＳが配置されている。

なお、第５レンズＬ５よりも物体側には、色合成プリズムなどに相当する平行平面ガラスＧＢと、液晶パネル等の画像表示素子ＬＣＤとが配置されている。

表１に第１実施例における各諸元の表を示す。なお、表１における面番号１〜１２は、図１に示す面１〜１２に対応している。また、第１実施例において、第２面及び第９面の各レンズ面は、いずれも非球面形状に形成されている。

（表１）
［レンズデータ］
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 -17.4900 5.5000 1.58280 30.34
＊2 -9.8100 5.0500
3 0.0000 0.2500 （開口絞りＳ）
4 -9.5200 3.2000 1.74400 44.79
5 -5.1500 0.7500
6 -4.2300 5.0000 1.75520 27.51
7 60.2900 4.4000 1.62300 58.22
8 -8.6300 0.1000
＊9 22.5490 3.8000 1.53110 55.73
10 -17.9500 4.0000
11 0.0000 11.0000 1.51680 64.11
12 0.0000 1.0000
［非球面データ］
第２面
κ=-2.003,A4=3.074E-05,A6=-6.487E-07
第９面
κ=4.456,A4=-1.314E-04,A6=-7.948E-07
［各種データ］
ｆ＝10.786
ＮＡ＝0.20
ω＝25.83°
β＝0.0193
［条件式］
ｆ１＝30.34
ｆ２＝11.49
条件式（１）ｆ２／ｆ＝1.065
条件式（２）ｆ１／ｆ＝2.813
条件式（３）ｎｄ５＝1.5311
条件式（４）νｄ５＝55.73
条件式（５）ｎｄ１＝1.5828
条件式（６）νｄ１＝30.34

表１に示す諸元の表から、第１実施例に係るレンズ系ＰＬ１では、上記条件式（１）〜（６）を全て満たすことが分かる。

図２は、第１実施例の諸収差図（球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図、及びコマ収差図）である。各収差図において、ＮＡは物体側の開口数を、Ｈ０は物体高を示す。また、ｄはｄ線（波長587.6nm）、ｇはｇ線（波長435.8nm）、ＣはＣ線（波長656.3nm）、ＦはＦ線（波長486.1nm）に対する諸収差を、記載のないものはｄ線に対する諸収差をそれぞれ示す。なお、非点収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリジオナル像面を示す。コマ収差図は、各入射光において、実線はｄ線、Ｃ線、ｇ線、及びＦ線に対するメリジオナルコマ収差を表している。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。

各収差図から明らかなように、第１実施例に係るレンズ系ＰＬ１は、光学系の全長が短小で少ないレンズ枚数構成であるにも関わらず、諸収差が良好に補正されており、高い光学性能を有していることは明らかである。

（第２実施例）
第２実施例に係るレンズ系について、図３、図４、及び表２を用いて説明する。図３に示すように、第２実施例に係るレンズ系ＰＬ２は、光軸に沿って投映側から物体側へ順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズＬ１と、正の屈折力を持つ第２レンズＬ２と、負の屈折力を持つ第３レンズＬ３と、正の屈折力を持つ第４レンズＬ４と、正の屈折力を持つ第５レンズＬ５とを有している。

表２に第２実施例における各諸元の表を示す。なお、表２における面番号１〜１２は、図３に示す面１〜１２に対応している。また、第２実施例において、第２面及び第９面の各レンズ面は、いずれも非球面形状に形成されている。

（表２）
［レンズデータ］
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 -12.0200 5.5000 1.53270 56.19
＊2 -7.8900 5.1500
3 0.0000 0.3500 （開口絞りＳ）
4 -6.4000 1.4000 1.74400 44.79
5 -5.7000 2.4000
6 -5.0800 2.8000 1.72830 28.46
7 27.2300 5.1500 1.65160 58.54
8 -8.0000 0.1000
＊9 15.5300 3.8000 1.53270 56.19
10 -24.2100 3.4000
11 0.0000 11.0000 1.51680 64.11
12 0.0000 1.0000
［非球面データ］
第２面
κ=-1.745,A4=-3.308E-05,A6=-4.583E-07
第９面
κ=0.000,A4=-1.285E-04,A6=-2.884E-07
［各種データ］
ｆ＝10.730
ＮＡ＝0.20
ω＝25.86°
β＝0.0192
［条件式］
ｆ１＝29.47
ｆ２＝37.80
条件式（１）ｆ２／ｆ＝3.523
条件式（２）ｆ１／ｆ＝2.747
条件式（３）ｎｄ５＝1.5327
条件式（４）νｄ５＝56.19
条件式（５）ｎｄ１＝1.5327
条件式（６）νｄ１＝56.19

表２に示す諸元の表から、第２実施例に係るレンズ系ＰＬ２では、上記条件式（１）〜（６）を全て満たすことが分かる。

図４は、第２実施例の諸収差図（球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図、及びコマ収差図）である。各収差図から明らかなように、第２実施例に係るレンズ系ＰＬ２は、光学系の全長が短小で少ないレンズ枚数構成であるにも関わらず、諸収差が良好に補正されており、高い光学性能を有していることは明らかである。

（第３実施例）
第３実施例に係るレンズ系について、図５、図６、及び表３を用いて説明する。図５に示すように、第３実施例に係るレンズ系ＰＬ３は、光軸に沿って投映側から物体側へ順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズＬ１と、正の屈折力を持つ第２レンズＬ２と、負の屈折力を持つ第３レンズＬ３と、正の屈折力を持つ第４レンズＬ４と、正の屈折力を持つ第５レンズＬ５とを有している。

第１レンズＬ１は、物体側のレンズ面に非球面を形成し、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状のプラスチック非球面レンズである。第２レンズＬ２は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有し、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。第３レンズＬ３は、投映側が物体側に比べて強い屈折率を有する両凹形状の負レンズである。第４レンズＬ４は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する両凸形状の正レンズである。第５レンズＬ５は、投映側のレンズ面に非球面を形成し、投映側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（プラスチック非球面レンズ）である。第３レンズＬ３と第４レンズＬ４とが貼り合わされて、全体として負の屈折力を有する接合レンズＬ３４をなす。また、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に開口絞りＳが配置されている。

表３に第３実施例における各諸元の表を示す。なお、表３における面番号１〜１２は、図５に示す面１〜１２に対応している。また、第３実施例において、第２面及び第９面の各レンズ面は、いずれも非球面形状に形成されている。

（表３）
［レンズデータ］
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 -12.5500 5.5000 1.58280 30.34
＊2 -7.9000 4.7000
3 0.0000 0.2000 （開口絞りＳ）
4 -10.6440 3.8000 1.74400 44.79
5 -6.3400 1.7000
6 -5.0460 2.9000 1.75520 27.51
7 14.0600 5.7000 1.62040 60.29
8 -7.5000 0.1000
＊9 12.3400 3.0000 1.60710 23.63
10 107.7100 1.6500
11 0.0000 11.0000 1.51680 64.11
12 0.0000 1.0000
［非球面データ］
第２面
κ=-0.539,A4=3.336E-04,A6=-1.401E-06
第９面
κ=0.000,A4=-1.159E-04,A6=-2.170E-07
［各種データ］
ｆ＝10.762
ＮＡ＝0.20
ω＝25.83°
β＝0.0193
［条件式］
ｆ１＝25.49
ｆ２＝15.31
条件式（１）ｆ２／ｆ＝1.423
条件式（２）ｆ１／ｆ＝2.369
条件式（３）ｎｄ５＝1.6071
条件式（４）νｄ５＝23.63
条件式（５）ｎｄ１＝1.5828
条件式（６）νｄ１＝30.34

表３に示す諸元の表から、第３実施例に係るレンズ系ＰＬ３では、上記条件式（１）〜（６）を全て満たすことが分かる。

図６は、第３実施例の諸収差図（球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図、及びコマ収差図）である。各収差図から明らかなように、第３実施例に係るレンズ系ＰＬ３は、光学系の全長が短小で少ないレンズ枚数構成であるにも関わらず、諸収差が良好に補正されており、高い光学性能を有していることは明らかである。

（第４実施例）
第４実施例に係るレンズ系について、図７、図８、及び表４を用いて説明する。図７に示すように、第４実施例に係るレンズ系ＰＬ４は、光軸に沿って投映側から物体側へ順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズＬ１と、正の屈折力を持つ第２レンズＬ２と、負の屈折力を持つ第３レンズＬ３と、正の屈折力を持つ第４レンズＬ４と、正の屈折力を持つ第５レンズＬ５とを有している。

第１レンズＬ１は、物体側のレンズ面に非球面を形成し、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状のプラスチック非球面レンズである。第２レンズＬ２は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有し、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。第３レンズＬ３は、投映側が物体側に比べて強い屈折率を有する両凹形状の負レンズである。第４レンズＬ４は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する両凸形状の正レンズである。第５レンズＬ５は、投映側のレンズ面に非球面を形成した両凸形状の正レンズ（プラスチック非球面レンズ）である。第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４が貼り合わされて、全体として負の屈折力を有する接合レンズＬ２３４をなす。また、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に開口絞りＳが配置されている。

表４に第４実施例における各諸元の表を示す。なお、表４における面番号１〜１１は、図７に示す面１〜１１に対応している。また、第４実施例において、第２面及び第８面の各レンズ面は、いずれも非球面形状に形成されている。

（表４）
［レンズデータ］
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 -16.7000 5.7000 1.58280 30.34
＊2 -10.4000 4.5600
3 0.0000 2.9300 （開口絞りＳ）
4 -6.4500 5.0000 1.74400 44.79
5 -4.8000 0.7500 1.75520 27.51
6 -19.5000 3.5000 1.62300 58.22
7 -8.5000 0.1000
＊8 13.6400 3.8000 1.53110 55.73
9 -37.3500 4.0000
10 0.0000 11.0000 1.51680 64.11
11 0.0000 1.0000
［非球面データ］
第２面
κ=-1.745,A4=5.015E-05,A6=2.192E-07
第８面
κ=0.000,A4=5.601E-05,A6=-8.181E-07
［各種データ］
ｆ＝10.779
ＮＡ＝0.20
ω＝25.87°
β＝0.0194
［条件式］
ｆ１＝35.49
ｆ２＝11.00
条件式（１）ｆ２／ｆ＝1.021
条件式（２）ｆ１／ｆ＝3.293
条件式（３）ｎｄ５＝1.5311
条件式（４）νｄ５＝55.73
条件式（５）ｎｄ１＝1.5828
条件式（６）νｄ１＝30.34

表４に示す諸元の表から、第４実施例に係るレンズ系ＰＬ４では、上記条件式（１）〜（６）を全て満たすことが分かる。

図８は、第４実施例の諸収差図（球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図、及びコマ収差図）である。各収差図から明らかなように、第４実施例に係るレンズ系ＰＬ４は、光学系の全長が短小で少ないレンズ枚数構成であるにも関わらず、諸収差が良好に補正されており、高い光学性能を有していることは明らかである。

なお、上述の実施形態において、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。

上記実施例では、レンズ系として５枚構成を示したが、６枚、７枚等の他のレンズ枚数構成にも適用可能である。また、最も物体側にレンズ又はレンズ成分を追加した構成や、最も投映側にレンズ又はレンズ成分を追加した構成でも構わない。

また、単独又は複数のレンズ、部分レンズ、又はレンズ系全体を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズとしてもよい。前記合焦レンズは、オートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の（超音波モータ等の）モータ駆動にも適している。特に、レンズ系全体を合焦レンズとするのが好ましい。

また、レンズ又は部分レンズを光軸に垂直な方向の成分を持つように移動させ、又は、光軸を含む面内方向に回転移動（揺動）させて、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズとしてもよい。特に、第３及び第４レンズＬ３，Ｌ４（接合レンズＬ３４）、又は第２〜第４レンズＬ２〜Ｌ４（接合レンズＬ２３４）を防振レンズとするのが好ましい。

また、第１及び第５レンズＬ１，Ｌ５は、プラスチックレンズであることが好ましいが、その一方又は両方をガラスレンズで構成してもよい。

また、レンズ面は、球面又は平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面又は平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。一方、レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）あるいはプラスチックレンズとしてもよい。

また、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。

なお、本発明をわかりやすくするために、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。

ＰＬレンズ系
１プロジェクタ（光学機器）
Ｌ１第１レンズ
Ｌ２第２レンズ
Ｌ３第３レンズ
Ｌ４第４レンズ
Ｌ５第５レンズ
Ｌ３４接合レンズ
Ｌ２３４接合レンズ
Ｓ開口絞り
ＧＢ平行平面ガラス
ＰＢＳ偏光ビームスプリッタ
ＬＣＤ画像表示素子

Claims

光軸に沿って投映側から物体側へ向かって順に並んだ、第１〜第５レンズの５枚のレンズを有する構成において、
前記第１〜第５レンズのうちの隣接する少なくとも２枚を貼り合わせた接合レンズを有し、
前記第１レンズおよび前記第２レンズが共に物体側に対して凸面を向けた正メニスカスレンズであり、
レンズ系全体の焦点距離をｆとし、前記第２レンズの焦点距離をｆ２としたとき、次式
１．００＜ｆ２／ｆ＜４．００
の条件を満足することを特徴とするレンズ系。
前記第１レンズの焦点距離をｆ１としたとき、次式
１．５０＜ｆ１／ｆ＜３．５０
の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。
前記第５レンズのｄ線に対する屈折率をｎｄ５としたとき、次式
１．５２５＜ｎｄ５＜１．６５０
の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ系。
前記第５レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ５としたとき、次式
２５．０＜νｄ５＜６０．０
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレンズ系。
前記第１レンズのｄ線に対する屈折率をｎｄ１としたとき、次式
１．５２５＜ｎｄ１＜１．６００
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のレンズ系。
前記第１レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ１としたとき、次式
２５．０＜νｄ１＜６０．０
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のレンズ系。
前記第１レンズ及び前記第５レンズの少なくとも一方が、プラスチックレンズであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のレンズ系。
前記第１レンズ及び前記第５レンズの少なくとも一方が、非球面レンズであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のレンズ系。
前記第１レンズと前記第２レンズとの間に開口絞りを設けて構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のレンズ系。
請求項１〜９のいずれか一項に記載のレンズ系を搭載することを特徴とする光学機器。